具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统的制作方法

具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池的电池组的系统（1），包括：多个电化学电池（4）；电力连接（71、72），其用于将电负载（55）或再充电电源（8）连接到所述电化学电池（4）；以及计算机（52），其经由电力连接而连接到电化学电池（4）。该系统还包括多个测量电路（3），其中，每个测量电路邻接到相应电化学电池，并被配置成：测量相应电池的端子处的电压；以及当所测量电压超过阈值时在相应电池的端子处引发电压降。计算机（52）被配置成识别所述电压降。
【专利说明】具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统
【技术领域】
[0001]本发明与电化学蓄电池的电池组有关。这些电池组能够例如在电子和混合式运输工具或嵌入式系统的领域中使用。
【背景技术】
[0002]电化学蓄电池通常具有以下量值的标称电压:
[0003]对于NiMH型电池组而言1.2V,
[0004]对于锂离子磷酸铁或LiFeP04技术而言3.3V,
[0005]对于基于钴氧化物的锂离子型技术而言3.7V
[0006]这些标称电压对于要被供电的大多数系统的要求而言过低。为了获得适当的电压水平，将多个蓄电池串联地连接。为了获得高值的功率和容量容量，将多组蓄电池串联地放置。级的数目(蓄电池组的数目)和每级中的并联连接的蓄电池的数目根据针对电池组所期望的电压、电流和容量而变。多个蓄电池的关联被称为蓄电池的电池组。
[0007]蓄电池的充电导致其端子处的电压的增加。每个蓄电池技术具有适合于其本身的充电曲线，其例如由针对给定充电电流的蓄电池的电压随时间的发展来定义。
[0008]例如当在给定电流下蓄电池已达到由其电化学过程定义的标称电压水平时，将蓄电池视为被充电。如果充电在达到此电压之前中断，则蓄电池未被充满电。当充电已持续预定时间或者再次地当在蓄电池处于恒定电压下的情况下充电电流已达到最小阈值时，也将蓄电池视为被充电。
[0009]由于制造变化，蓄电池实际上具有不同的特性。这些差异当电池组是新的时相对低，随着电池组的蓄电池的不均匀的老化而突出。即使当在电池组中将来自同一制造商的蓄电池关联时分散(dispersion)也持续。一般地由使用不同蓄电池中的电压测量结果的控制设备来监管蓄电池的充电。
[0010]基于钴氧化物的锂离子型蓄电池的电压范围通常在从2.7V至4.2V范围内。在此范围外的使用可能引发电池组的蓄电池的不可逆劣化。过度充电可能导致蓄电池的损坏，其由于热停顿(thermal stalling)现象促进老化(由于电解液的劣化)或引起爆炸。因此现有技术控制设备监视每个蓄电池的充电。因此，当被充电最高的蓄电池达到其操作范围的上限时，中断所有蓄电池的充电。充电最少的蓄电池的电压则等于比该上限低的电压。[0011 ] 当充电最少的蓄电池已达到操作范围的下限时,控制设备也中断电池组的放电。
[0012]因此存在用以使得控制设备能够检验每个蓄电池的充电水平的各种已知连接器。为了增加蓄电池的安全水平，使用使得控制设备能够检验诸如蓄电池的温度的其他工作参数的连接器也是惯常做法。
[0013]在已知结构中，当存在多个蓄电池时，用于测量电压和温度的电路被固定到每个蓄电池上。控制设备包括由主板(master board)或计算机管理的多个从属板(slaveboard)，这些板被集中在一起。每个从属板借助于点到点布线而连接到多个测量电路，例如8个或16个。[0014]在这种结构中，蓄电池处于缩放到高水平的电压。因此，电压测量必须被电隔离或者针对高共模电压进行设计。在汽车中，一般地由专用于嵌入式网络及其附件的供电的12V电池组来对计算机进行供电。由于嵌入式网络的电池组被连接到车辆的地线，所以此外能够证明建立用于从属板与计算机之间的通信的电隔离是必要的。另外，测量电路与从属板之间的点到点导线连接要求大量的连接和相当大的布线长度。这种设计因此引起不可忽略的成本和复杂性。此外，直接连接到蓄电池的点到点导线连接的数目增加短路的风险。这要求特别谨慎地设计和制造，其尤其意味着保护电路(熔丝或断路器)的集成。
[0015]文献JP2009-089453描述了一种提供有多个串联连接蓄电池、用于测量电池组的端子处的电压的电路、通信电路和控制电路的电池组。当电池组的端子处的电压超过阈值时，通信电路向控制电路告知关于电压变化的信息。
[0016]根据另一已知结构，当存在许多蓄电池时，用于测量电压和温度的电路被固定到每个蓄电池上。测量电路被连接到同一通信总线。计算机取回由测量电路在此通信总线上传送的信息。
[0017]这种结构避免了点到点导线连接的缺点。然而，这种结构由于其经受的电压水平而要求存在具有电隔离的特定设计的总线。因为其被连接到蓄电池内的非常高的电压水平，所以必须非常特别地注意总线的设计，。因此，必须实现昂贵且复杂的电隔离，并且此类总线在蓄电池中的集成引起实际问题。

【发明内容】

[0018]本发明旨在解决这些缺点中的一个或多个。本发明因此与一种蓄电池的电池组的系统有关，该系统包括:
[0019]-串联连接的多个电化学蓄电池；
[0020]-电力连接，其意图将电负载或再充电电源连接到所述电化学蓄电池；
[0021]-控制设备，其借助于电力连接而连接到电化学蓄电池。
[0022]该系统还包括:
[0023]-多个测量电路，这些测量电路中的每一个被附接于相应电化学蓄电池并被配置成测量该相应蓄电池的端子处的电压；
[0024]-多个通信电路，这些通信电路中的每一个被附接于相应电化学蓄电池，并被配置成当测得的电压超过阈值时在该相应蓄电池的端子处引发电压降。
[0025]控制设备被配置成识别所述电压降。
[0026]根据一个变体，由其相应蓄电池对测量电路和通信电路进行供电。
[0027]根据另一变体，通信电路被配置成当测得的电压超过阈值时引发电压降的交变，其具有在从IOkHz至IMHz范围内的频率。
[0028]根据另一变体，通信电路被配置成当其相应蓄电池的端子处的电压超过最大充电电压时或者当其相应蓄电池的端子处的电压超过最小放电电压时，在该蓄电池的端子处引发电压降。
[0029]根据另一变体，通信电路被配置成引发用于最大充电电压的电压降，该最大充电电压具有比用于最小放电电压的电压降的循环比更大的循环比。
[0030]根据一个变体，通信电路被配置成实现不同的电压降，控制设备被配置成根据所实现的电压降来识别通信电路。
[0031]根据另一变体，该系统包括:
[0032]-DC/AC转换器，其被连接到电力连接；
[0033]-抑制寄生滤波器，其被插入在转换器与控制设备之间。
[0034]根据另一变体，该系统包括超过二十个串联连接的蓄电池，电池组的端子处的电压大于50V。
[0035]根据另一变体，通信电路被配置成当测得的电压超过阈值时引发其蓄电池的端子处的至少0.1%的电压降。
[0036]根据一个变体，通信电路通过其蓄电池的端子之间的电负载连接而在其蓄电池的端子处引发电压降。
[0037]本发明还与一种用于管理电池组的串联电化学蓄电池的充电的方法有关，该方法包括以下步骤:
[0038]-借助于被附接于相应蓄电池的测量电路来测量蓄电池端子处的电压；
[0039]-用所述测量电路中的一个来检测其相应蓄电池的端子处的电压阈值的超过；
[0040]-在已检测到所述超过的蓄电池的端子处产生电压降；
[0041]-借助于控制设备来检测电压降，该控制设备借助于将电负载或再充电电源连接到所述蓄电池的电力连接而连接到电化学蓄电池。
[0042]根据一个变体，该方法包括借助于其相应蓄电池对测量电路进行供电。
[0043]根据另一变体，电压降的产生包括所述蓄电池的端子处的具有在从IOkHz至IMHz范围内的频率的电压降的交变。
[0044]根据另一变体，电压降的产生包括电元件到所述蓄电池的端子的连接，所述电元件被配置成在连接期间在所述蓄电池的端子处引发至少0.1%的电压降。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]参考附图，根据在下面通过绝非穷举的指示给出的描述，本发明的其他特征和优点将清楚地显现，在所述附图中:
[0046]-图1是根据本发明的蓄电池电池组系统的示意图；
[0047]-图2是等效于测量电路及其关联蓄电池的电气图；
[0048]-图3是图示出电池组中的寄生电感器和电容器的建模的表示；
[0049]-图4是根据本发明的在测量电路中实现的逻辑结构的示例的表示；
[0050]-图5是滤波模块的示例的示意性表示；
[0051]-图6是产生具有不同循环比的时钟信号的振荡器的示例的示意性表示；以及
[0052]-图7是表示在编码的一个变体中的不同传输之间测量的相关性的图表。
【具体实施方式】
[0053]本发明提出通过载波电流将由不同传感器得到的测量结果传送至控制设备。该传输通过降低所测量的蓄电池端子处的电压来完成。测量电路因此被附接于蓄电池并通过将负载连接到蓄电池的端子而引发此电压降。因此借助于串联连接蓄电池的电力连接来执行该传输。[0054]该电压限制了系统的电隔离的约束并尤其通过减少传送信息所需的连接布线来降低其成本。
[0055]图1是为了确保电动机55的驱动而实现的根据本发明的蓄电池电池组系统I的示意性表示。系统I包括电池组2,其包括串联连接的电化学蓄电池4。电池组2包括许多蓄电池4，根据所需的电压和所使用的蓄电池的类型，通常为从20至100个蓄电池。蓄电池4借助于电力连接71而被串联连接。每个蓄电池4包括附接到其的电路3。电路3例如通常被固定于其关联元件。电路3具有电压测量功能以及通信功能。下面用共用术语“测量电路”来指定电路3。
[0056]电池组2借助于电力连接72而连接到滤波模块51。被称为EMC滤波器的电磁抑制寄生滤波器53也借助于电力连接72而连接到电池组2。滤波器53被连接在滤波模块51与AC/DC转换器54之间。AC/DC转换器54也被连接到电力连接72，并形成电池组2和在交流电下工作的部件、在这种情况下为电动机55和再充电交流电源8之间的接口。
[0057]以本来已知的方式，滤波器53在电动机55的工作期间消除DC网络上的电磁干扰。滤波器53尤其对可由功率切换电路针对高充电或放电电流而引发的高次谐波进行滤波。滤波模块51对由测量电路3提供的信息进行解调。滤波模块51提供与由测量电路3传送的信号相对应的低压信号。在这种情况下由计算机52形成的集中式控制设备被连接到滤波模块51以取回低压信号。计算机52能够由低压网络、例如被嵌入汽车中的网络来供电。由于在转换器54与滤波模块51之间存在滤波器53,由测量电路3传送的信息并未受到与在转换器54中或电动机55的控制单元中执行的斩波有关系的谐波的干扰。当由测量电路传送的信息片被编码时，计算机52执行解码以识别例如发送器测量电路和传送信息的内容(电压值、高压阈值警报、低压阈值警报、蓄电池的温度等)。每个测量电路3因此能够具有其自己的编码，例如用不同脉冲宽度、不同的传输模式或不同的传输频率进行的编码。系统I包括使得能够实现电池组2与转换器54之间的电连接的选择性中断的装置。因此能够选择性地将电池组2与要供电的电负载或再充电电源隔离。滤波模块51可以例如包括断开电池组与转换器54之间的电连接72的开关。计算机52传送例如用于在充电结束的检测或最大放电水平的检测期间断开此类开关的命令。计算机还能够在电池组2已达到放电阈值时命令由该电池组2放出的电流的减少，以免不得不突然中断到电负载55的电力供应。
[0058]图2表示测量电路3及其关联蓄电池4的等效电气图。电路3包括臂，该臂包括串联的以下各项:功率晶体管32和放电电阻器33。此臂借助于电缆34被并联连接到蓄电池4的端子。
[0059]电路34还包括被连接到蓄电池4的端子的微控制器31。微控制器31被配置成提供在蓄电池4的端子处的电压的测量。微控制器31还可以被配置成测量蓄电池4的其他操作参数，例如其温度。
[0060]测量电路3具有:静态操作模式，在该静态操作模式中其测量蓄电池4的端子处的电压；和动态操作模式，在该动态操作模式中其与计算机52进行通信。
[0061]在静态操作中，晶体管32是截止的。在此静态操作中，微控制器31测量蓄电池4的端子处的电压。
[0062]在动态操作中，晶体管32是导通的。在此动态操作中，微控制器31在实现蓄电池4的端子处的电压降时与计算机52通信。这些电压降具有足以被计算机52检测到的振幅。微控制器31因此通过电力连接71和72用载波电流与计算机52通信。该通信能够通过预定频率下的交变电压降来获得。
[0063]根据简化模型，将蓄电池4比作与内部阻抗器41串联连接的DC电压源42，其数量级为ΙπιΩ。有利地将包括功率晶体管32和放电电阻器33的电路3的臂的尺寸确定为使得通过此臂的电流相对于电池组2的充电或放电电流而言是不可忽略的。可以例如以这样的方式来确定电阻器33的大小，即功率晶体管32的接通引发蓄电池4中的约0.1%或者甚至1%的电压降。能够容易地检测蓄电池4的端子处的约0.1%的突然电压降，蓄电池4的端子处的电压通常经历相对缓慢的变化。还可以用V来表示由电路3引发的电压降:电路3因此有利地引发在从ImV至IOmV范围内的电压降，使得其可容易地检测到。电阻器33可以例如具有约3Ω的电阻值。因此，如果蓄电池被100Α的电流穿过，则电阻器33在晶体管32的接通期间被IA的电流穿过。为了限制电路3中的电流消耗，放电电阻器33具有在传输频率下比蓄电池4的内部阻抗大至少50倍的值。
[0064]虽然已基于包括串联连接的电阻器33和功率晶体管32的图描述了测量电路3，但能够用任何适当的装置来实现此测量电路3，例如通过使用具有使得能够在蓄电池4中产生所需数量级的电压降的传导电阻的功率晶体管。
[0065]在一个简化实施例中，测量电路3与计算机52之间的通信是单向通信。此类实施例尤其使得可以降低测量电路3的复杂性及其静态电消耗。然而，还可以设想在测量电路3与计算机52之间建立双向通信。
[0066]在测量电路3与计算机52之间用载波电流进行的信息传输能够用任何已知调制技术来实现。该传输尤其能够在基带中或通过载波的调制来实现。
[0067]在测量电路3相互独立的情况下，多个测量电路3将同时向计算机52传送信息片是可能的。为了防止这些传输之间的干扰，可以以本来已知的方式实现冗余机制或误差校正器码。
[0068]全部被串联连接的一组蓄电池能够在高频下被建模为集总常数线，如图3中所示。两个串联连接蓄电池之间的电力连接作用就像电感器LI，并且每个蓄电池相对于车辆的地线而言作用就像电容器C2，并且在两个串联连接蓄电池之间引发电容Cl。
[0069]在处于宽且短的传导条形式的蓄电池之间的串联连接的电感器LI能够用以下公式来定义:
[0070]LI 义 0.5* μ o*Lo
[0071]其中，μ 0=1.26 μ H/m且Lo是条的长度。
[0072]因此，针对用于对车辆的电动机供电的电池组的典型尺寸确定而设想的电感器LI和电容器C2的总计值分别地约为IOOnH和20pF。
[0073]从电池组2包括80个串联连接蓄电池4的假设开始，电池组2在IOOMHz以上的截止频率的情况下作用就像具有70欧姆的特性阻抗的线路。
[0074]被选择用于由测量电路3进行的信息传输的频率将有利地远远小于此值，并且将例如在从IOkHz至IMHz的范围内。在此频率范围内，能够忽视电感器LI和电容器C2的传输线效应。
[0075]由于高能蓄电池的内电阻是相对低的，所以可能认为将难以在其端子处产生可测量的电压变化。然而，本发明人已注意到，对于超过IkHz的频率而言，此类蓄电池的电感相比于用于计算阻抗的其电阻而言是占优势的。此外，蓄电池的内电阻是高度非线性的。此电阻对于低充电电流或放电电流而言是高的，并且在较高电流下急剧地减小。因此，测量电流3能够通过对于在IkHz以上的频率而言足够高的浪涌电流而引发可测量的电压变化。此电压变化因此而远远大于简单积RXI，其中，R是蓄电池的内电阻且I是电阻器33中的电流。
[0076]由于系统I的DC网络上的电压和电流是相对稳定的，所以此网络处的阻抗的变化是有限的。由于阻抗值是可预测且稳定的，所以通过载波电流进行的传输的质量是可预测且稳定的。此外，由充电和放电电流引发的谐波的频率是已知且可预测的。滤波器53因此能够被具体地设计成使这些频率衰减，并且测量电路3的传输频率还可以适合于将其与这些干扰频率区别开。电引擎车辆的转换器54的开关频率一般地在25kHz的级别上，以免对用户产生噪声不适。
[0077]因此，测量电路3的通信频率有利地在从IOOkHz至IMHz的范围内。
[0078]图4表示在测量电路3中实现的逻辑结构的示例。测量电路3包括发电机34。发电机34定义基准电位的差。发电机34通过电路3到蓄电池4的端子的连接来供电。发电机34在分压器5的端子处施加已校准电位差。分压器5被配置成定义施加于比较器36的第一输入端的高阈值电压和施加于比较器38的第一输入端的低阈值电压。蓄电池4的端子处的电压被施加于比较器36和38的第二输入端。因此，如果蓄电池4的端子处的电位差大于高阈值，则比较器36转到高状态。如果蓄电池4的端子处的电位差在低阈值以下，则比较器38转到高状态。
[0079]斩波电路37和39分别被连接到比较器36和比较器38的输出端。斩波电路37和39在它们处于高状态下接收到信号时产生具有不同循环比的信号。斩波电路37能够例如产生设置在90%的循环比。斩波电路39能够产生10%的固定循环比。斩波电路37和39的输出端被连接到OR门311的输入端。OR门311的输出端被连接到功率晶体管32的控制电极。因此，如果蓄电池4的端子处的电位差达到各电压阈值中的一个，则功率晶体管32在具有与所达到的阈值相对应的循环比的预定义频率下被接通。因此在此循环比的情况下蓄电池4的端子处的电压降低。
[0080]为了限制蓄电池4的放电，测量电路3可以限制其动态操作的持续时间。当蓄电池4的端子处的电压超过低截止阈值时，可以中断由测量电路3进行的信息传输，以防止已达到其放电极限的此蓄电池的继续充电。
[0081]有利地，斩波电路37的循环比是相对高的，使得测量电路3能够用来耗散已达到高电压阈值的蓄电池4的充电电流，并且因此参与平衡电池组2的蓄电池4的充电。
[0082]斩波电路39的循环比有利地是非常低的，使得当此蓄电池已达到其低阈值电压时,蓄电池4处的电消耗被大大地减少。
[0083]如果由测量电路3进行的信息传输局限于蓄电池4超过电压阈值，则测量电路3仅在非常短的持续时间内处于动态操作中。结果，平均起来，极大地减少了测量电路3的电消耗。
[0084]虽然本示例描述了模拟解决方案，但还可以以数字型式来实现测量电路3，例如借助于微控制器。[0085]由于测量电路3永久地由其关联蓄电池4供电，所以此蓄电池在静态操作中的消耗必须尽可能低。能够很容易地用减少的静态消耗来实现测量电路3，例如10 μ A至100 μ A的消耗，其对应于电化学蓄电池的普通自放电电流的数量级。
[0086]当然可以向不同循环比的使用应用替换以用于编码要传送到计算机52的信息。为了避免来自不同测量电路3的传输之间的干扰，很容易基于适当的代码实现朝向计算机52的通信。
[0087]被用于测量电路3与计算机52的通信的编码因此意图使得能够识别此测量电路3且能够在计算机52处读取此电路的测量结果。多个测量电路因此能够在没有相互干扰的情况下同时地与计算机52进行通信。
[0088]尤其可以使用基于伪随机序列的扩频码。伪随机序列是一系列比特(O或1)，其看起来是随机的，但实际上是周期性的。传送的序列采用符号的名称。符合相同性质的一组可能符号采用代码名。
[0089]这些序列的两个特性是有利的:
[0090]1.每个符号的自相关是高的。高自相关值被用来识别由解调器接收到的多个符号之中的一个已传送符号。
[0091]2.符号之间的互相关是低的。低互相关值防止符号间干扰:解调器然后能够可靠地将其意思明确地识别，即使其被同时地接收到。
[0092]在一个变化方案中，可以使用基于最大长度序列的代码(Gold、Walsh、Kasami等)。这些代码在自相关方面具有非常高的性能。
[0093]获取由测量电路3传送的信号。然后，例如，确定所获取信号与不同代码之间的相关，并且在考虑信噪比和电池间干扰水平时通过基于固定阈值的假设测试来识别测量电路3及其/[目息ο
[0094]Kasami代码例如具有自相关和互相关的非常好的性质。为了检验这些性质，尤其是用给出16个不同的符号的63位Kasami代码进行测试(足够用于四个电池和待为每个传送的三个不同信息值)。在实验室中对电池组的四个电池用200kHz的位发送频率、2Hz的符号发送频率和在获取中的5MHz的采样频率执行该测试(此频率高于将在能够设想的应用中使用的那些，以评定信噪比)。
[0095]图7表示在200ms的时隙上在计算机52处测量的信号的相关。在这里，该图识别由三个不同测量设备3进行的三个符号的传输。每个峰值对应于不同的符号。由各符号之间的非零互相关引发小得多的峰值，然而该非零互相关是非常有限的。通过对用示波器获取的粗调信号执行通过相关进行的解调操作，在没有任何放大或滤波的情况下估计19.6dB的信噪比。
[0096]为了降低传输对电磁噪声的灵敏度，可以通过例如在IMHz和30MHz之间调制明显较高的频率载波来实现传输。该载波能够在测量电路3中由电路基于石英振荡器来产生，并且能够用XOR (异或)型的门来完成调制。该门的输入端子接收载波且该门的另一输入端子接收基带中的代码，例如Kasami代码。因此，在位变化期间用载波的180°相变来实现PSK型相位调制。
[0097]基于最大长度序列的代码(m序列型代码)将有利地根据可用传输速度、要传送的信息状态的数目或测量电路3的微控制器的存储器而被参数化(代码的长度、相关的性能水平、符号的数目)。
[0098]另一变体使用具有零互相关但较低自相关的被称为正交代码的代码。
[0099]为了使测量电路3的通信与计算机52的基本功能一致(平衡蓄电池，保护电池免于过度充电或过度放电)，该通信有利地在传送的符号之间插入暂停。
[0100]为了限制由测量电路所执行的传输而引起的能量消耗，这些传输可以仅在检测到电池组的特殊操作条件时开始活动。
[0101]图5和6图不出滤波模块51的不例。滤波模块51包括用于对电压水平511进行滤波和降低的电路、采样电路512和生成具有可变循环比的时钟信号的振荡器513。电路511的输入端子借助于电力连接72而连接到电池组2的端子。电路511包括电压降压变压器TR1，其初级绕组分别地借助于串联的电容器C9和电阻器Rl以及借助于串联的电容器CS和电阻器R16而连接到电路511的输入端子。变压器TRl的次级绕组分别地借助于电阻器R2以及借助于电阻器R3而连接到电阻511的输出端子。在电路511的输出端子之间连接有电容器C10。变压器TRl的次级绕组的中点借助于电阻器RlO连接到低压电源Vcc且借助于并联的电阻器R9和电容器C4而接地。
[0102]振荡器513选择性地生成互补时钟信号Q和/Q。互补信号Q和/Q能够分别地具有90%和10%的循环比。电路513包括串联连接在电压Vcc与地线之间的电阻器R4和R5。电路513包括运算放大器U4，其非反相输入端被连接到电阻器R4与R5之间的中间节点。非反相器输入端借助于电阻器R6而连接到放大器U4的输出端。放大器U4的反相器输入端借助于电容器C3而接地。反相器输入端借助于两个并联连接臂而连接到放大器U4的输出端，所述两个并联连接臂是包括电阻器R7的第一臂和包括串联连接的电阻器R8和齐纳二极管Dl (还可以使用任何其他类型的二极管)的第二臂。电阻器R7大约比电阻器R8大十倍以便获得期望的循环比。根据齐纳二极管Dl中的电流的感测，电容器C3被充电或放电。放大器U4的输出端提供具有90%循环比的时钟信号Q。反相器U2被连接到放大器U4的输出端并提供具有10%的循环比的互补时钟信号/Q。
[0103]采样电路512的输入端子被连接到电路511的输出端子。采样电路512包括开关
I1、12、13和14。开关Il和12的输入端被连接到电路512的第一输入端子，开关13和14的输入端被连接到电路512的第二输入端子。开关Il和13的控制输入端被连接到时钟信号Q。开关12和14的控制输入端被连接到时钟信号/Q。开关Il和14的输出端借助于串联连接的电阻器Rll和R18被连接到放大器U5的非反相器输入端。开关12和13的输出端借助于串联连接的电阻器R12和R19而连接到放大器U5的反相器输入端。电容器C5连接电阻器Rll与R18之间的中间节点和电阻器R12与R19之间的中间节点。这些中间节点分别被电容器C6和C7接地。这些电容器C5至C7以及R11、R12、R18和R19形成用于阻挡已米样信号的电路。放大器U5的反相器输入端借助于电阻器R14连接到其输出端。放大器U5的输出端处的信号被给予计算机52。
[0104]由电路513产生的时钟信号Q和/Q的频率接近于但不等于测量电路3在通信中的调制频率。因此，经电路512采样的信号具有与时钟信号Q的频率与测量电路3的通信频率之间的差成比例的低频。此类电路51有利地使得可以确定由测量电路3产生的信号的循环比，尽管电力连接72上有电位干扰。计算机52能够通过测量放大器U5的输出端处的正和负信号的相应持续时间来确定由测量电路3产生的信号的循环比。[0105]在所示的示例中，每个串联连接的蓄电池4具有测量电路3。本发明还可以应用于包括多个串联连接级的电池组，每个级包括多个并联连接的电化学蓄电池。在此类配置中，测量电路3连接到每个级的端子。
[0106]虽然在上文描述的本发明中测量功能和通信功能是由同一电路3实现的，但能够用两个不同的电路来实现这两个功能。
【权利要求】
1.一种蓄电池的电池组的系统(1)，包括: -串联连接的多个电化学蓄电池(4)； -电力连接(71、72)，其意图将电负载(55)或再充电电源(8)连接到所述电化学蓄电池(4)； -控制设备(52 )，其借助于所述电力连接而连接到电化学蓄电池(4 ); 其特征在于: 该系统还包括: -多个测量电路(3)，这些测量电路中的每一个被附接于相应电化学蓄电池并被配置成测量该相应蓄电池的端子处的电压； -多个通信电路，这些通信电路中的每一个被附接于相应电化学蓄电池，并被配置成当测得的电压超过阈值时引发该相应蓄电池的端子处的电压降， 所述控制设备(52)被配置成识别所述电压降。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述测量电路(3)和通信电路由其相应的蓄电池(4)来供电。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述通信电路(3)被配置成当测得的电压超过阈值时引发具有在从IOkHz至IMHz范围内的频率的电压降的交变。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述通信电路被配置成当其相应蓄电池的端子处的电压超过最大充电电压时或者当其相应蓄电池的端子处的电压超过最小放电电压时在该蓄电池的端子处引发电压降。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述通信电路被配置成引发用于最大充电电压的电压降，所述最大充电电压具有比用于最小放电电压的电压降的循环比更大的循环比。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述通信电路被配置成实现不同的电压降，所述控制设备被配置成根据所实现的电压降来识别通信电路。
7.根就权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述通信电路被配置成当测量电路(3)在其蓄电池的端子处测量到超过阈值的电压时用伪随机码对此测量电路的标识符进行编码。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，包括: -DC/AC转换器，其被连接到所述电力连接； -抑制寄生滤波器，其被插入所述转换器与控制设备之间。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，包括超过二十个串联连接的蓄电池，所述电池组(2)的端子处的电压大于50V。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述通信电路被配置成当测得的电压超过阈值时在其蓄电池的端子处引发至少0.1%的电压降。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述通信电路通过其蓄电池的端子之间的电负载(33)的连接而在其蓄电池的端子处引发电压降。
12.一种用于管理电池组的串联的电化学蓄电池的充电的方法，包括步骤: -借助于被附接于相应蓄电池的测量电路(3)来测量蓄电池(4)的端子处的电压； -用所述测量电路中的一个来检测其相应蓄电池的端子处的电压阈值的超过； -在已检测到所述超过的蓄电池的端子处产生电压降；-借助于控制设备(52)来检测电压降,该控制设备(52)借助于将电负载(55)或再充电电源(8 )连接到所述蓄电池的电力连接(72 )而连接到电化学蓄电池。
13.根据权利要求12所述的用于管理电池组的电化学蓄电池的充电的方法，包括借助于相应蓄电池来对所述测量电路供电。
14.根据权利要求12或13所述的用于管理电池组的电化学蓄电池的充电的方法，其中，电压降的所述产生包括所述蓄电池的端子处的具有在从IOkHz至IMHz范围内的频率的电压降的交变。
15 .根据权利要求12、13或14所述的用于管理电池组的电化学蓄电池的充电的方法，其中，电压降的产生包括电元件到所述蓄电池的端子的连接，所述电元件被配置成在该连接期间在所述蓄电池的端子处引发至少0.1%的电压降。
【文档编号】H01M10/44GK103703604SQ201280029295
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2011年6月14日
【发明者】马克·贝朗热, 马可·拉涅利 申请人:原子能和替代能源委员会